基于智能化的汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)研究

薛萌 張怡

1.華北理工大學(xué)電氣工程學(xué)院 河北省唐山市 063210 2.唐山市灤南縣職業(yè)教育中心 河北省唐山市 063500

1 引言

汽車(chē)的研發(fā)與汽車(chē)系統(tǒng)在不斷更新?lián)Q代，尤其在汽車(chē)故障的檢測(cè)維修與診斷方面在不斷優(yōu)化與完善，才能確保與汽車(chē)系統(tǒng)的發(fā)展形成相符。因此使用智能化技術(shù)可以加強(qiáng)汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，加強(qiáng)汽車(chē)故障的判斷準(zhǔn)確性，為人們的出行安全提供保障。

2 基于智能化技術(shù)的汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

將智能化技術(shù)應(yīng)用在汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)中，可以在不對(duì)汽車(chē)進(jìn)行解體的基礎(chǔ)上，利用智能化的檢測(cè)方式，采集汽車(chē)運(yùn)行期間出現(xiàn)的各種故障信息。同時(shí)，將采集到的相關(guān)信息，在智能化技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)與判斷。在對(duì)汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建時(shí)，可以加強(qiáng)對(duì)健康管理技術(shù)的綜合應(yīng)用，該技術(shù)屬于航空航天領(lǐng)域中的管理技術(shù)。此外，在借助智能化系統(tǒng)對(duì)故障加以檢測(cè)時(shí)，診斷技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)由原分系統(tǒng)診斷故障的方式，逐漸發(fā)展為全面的汽車(chē)健康管理系統(tǒng)。通常來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)包括系統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)、故障的診斷與維修等。借助健康管理技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)發(fā)生故障位置的確定，通過(guò)對(duì)故障程度的分析有效處理故障。最終，對(duì)檢測(cè)、診斷完成的故障進(jìn)行清除。

在利用智能化技術(shù)對(duì)汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建時(shí)候，要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)采集、通信和故障識(shí)別等模塊，進(jìn)行綜合的設(shè)計(jì)。智能化汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理是在汽車(chē)中安裝各個(gè)傳感器，傳感器數(shù)據(jù)采集模塊會(huì)對(duì)傳感器中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集，之后將得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)各部位故障的檢測(cè)與識(shí)別[2]。借助準(zhǔn)確的算法，能夠在故障識(shí)別代碼上精準(zhǔn)的對(duì)故障代碼加以判斷，從而將所判斷出的故障代碼帶入到故障檢測(cè)與維修信息管理模塊中，運(yùn)用該模塊對(duì)所判斷出的故障代碼加以查詢(xún)，得出最終的汽車(chē)故障信息與維修信息。另外，用戶(hù)在調(diào)用或是錄入汽車(chē)的相關(guān)信息時(shí)，可以根據(jù)汽車(chē)的故障情況，借助故障檢測(cè)與維修信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)信息的概括。同時(shí)，將汽車(chē)故障情況與以往所發(fā)生故障情況的記錄，展開(kāi)對(duì)比與分析，從而完成系統(tǒng)的智能化管理目標(biāo)。

3 基于智能化技術(shù)的汽車(chē)故障檢測(cè)與維修管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

在智能化汽車(chē)故障檢測(cè)與維修管理系統(tǒng)中，其作為汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)中的重要組成部分，其可以發(fā)揮的主要功能將是將故障識(shí)別模塊中的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，得到相應(yīng)的故障代碼之后對(duì)故障信息進(jìn)行 查詢(xún)，之后由查詢(xún)到的信息使用有效的維修工藝與措施，例如維修動(dòng)作[3]、對(duì)故障元件進(jìn)行及時(shí)更換等操作，之后故障檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，將最終分析結(jié)果發(fā)送給用戶(hù)，用戶(hù)就可以進(jìn)行相應(yīng)的管理或決策行為，因此在對(duì)智能化汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)以下設(shè)計(jì)目標(biāo)：第一，要對(duì)操作界面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，增強(qiáng)界面的友好性。由于系統(tǒng)與用戶(hù)的主要聯(lián)系都會(huì)通過(guò)界面完成，因此加強(qiáng)界面設(shè)計(jì)的合理性與友好性，會(huì)為用戶(hù)提供更多的便利，也可以讓用戶(hù)通過(guò)系統(tǒng)得到更全面的信息。第二，要將設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在汽車(chē)故障信息與故障維修工藝信息的管理模塊方面， 這部分也作為系統(tǒng)的重要功能之一。第三，在對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要增加數(shù)據(jù)的分析與統(tǒng)計(jì)功能，才能構(gòu)建更加完善、合理的數(shù)據(jù)模型，對(duì)用戶(hù)的管理與各項(xiàng)操作提供便利。

3.2 汽車(chē)故障檢測(cè)與維修管理系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

3.2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能化汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息作為基礎(chǔ)開(kāi)展各項(xiàng)操作，因此要加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的合理性，才能提升系統(tǒng)的整體使用效果。在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)實(shí)體之間的關(guān)系進(jìn)行分析，之后就可以得出智能化汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)的E-R圖[4]。故障檢測(cè)系統(tǒng)在是較為重要的，其作為實(shí)體，隸屬于汽車(chē)維修管理信息系統(tǒng)。在汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)中，可以從比較全面的角度上掌握汽車(chē)故障、維修等相關(guān)信息。可以證實(shí)，故障檢測(cè)系統(tǒng)是與汽車(chē)聯(lián)系較多的實(shí)體。故障檢測(cè)系統(tǒng)在對(duì)汽車(chē)故障相關(guān)信息加以管理時(shí)，通常需要用戶(hù)根據(jù)汽車(chē)故障的實(shí)際情況，填寫(xiě)與汽車(chē)故障信息相關(guān)的表格。在故障信息表格中，所填寫(xiě)的信息主要包括汽車(chē)故障的具體內(nèi)容、故障部位及程度等。故障代碼的信息表內(nèi)容包括：故障代碼，屬性碼為code，數(shù)據(jù)類(lèi)型為char（10）；故障內(nèi)容，屬性碼為name，數(shù)據(jù)類(lèi)型為char（30）；故障發(fā)生位置，屬性碼為position，數(shù)據(jù)類(lèi)型為char（30）；故障類(lèi)型，屬性碼為gstyle，數(shù)據(jù)類(lèi)型為char（30）；故障程度，屬性碼為chengdu，數(shù)據(jù)類(lèi)型為char（30）。

與此同時(shí)，汽車(chē)中的每一個(gè)故障都應(yīng)使用一套相應(yīng)的維修工藝信息。借助汽車(chē)維修工藝信息表格，能夠全方位明確汽車(chē)故障在維修故障期間所使用的維修工藝。從某種角度而言，在故障檢測(cè)系統(tǒng)中構(gòu)建和完善故障維修工藝信息管理表，可以使用戶(hù)和維修人員更全面的掌握汽車(chē)的應(yīng)用現(xiàn)狀和維修現(xiàn)狀，從而進(jìn)一步提高汽車(chē)故障維修工藝信息管理質(zhì)量。此外，在該汽車(chē)維修工藝信息表格中，表格所包含的內(nèi)容較多，包括汽車(chē)故障的具體信息、維修工藝和更換的汽車(chē)零部件等信息。系統(tǒng)也會(huì)使用一張維修工藝信息表實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)故障維修工藝信息的管理。為了加強(qiáng)汽車(chē)故障維修工藝信息的管理效率與質(zhì)量，需要在系統(tǒng)中構(gòu)建汽車(chē)故障維修工藝信息管理表，在表中的內(nèi)容需要包含汽車(chē)的故障內(nèi)容、維修動(dòng)作，需要更換的故障零件等相關(guān)信息。系統(tǒng)可以利用這張表中的內(nèi)容為用戶(hù)提供相對(duì)應(yīng)的故障維修動(dòng)作與需要更換的故障零件，具體的相關(guān)零件信息需要參照零件信息表中的內(nèi)容。

在智能化汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)中還會(huì)包括汽車(chē)各個(gè)傳感器的信息，因此要在設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器信息的管理，才能加強(qiáng)系統(tǒng)的故障檢測(cè)能力與效率。由于不同汽車(chē)會(huì)使用不同類(lèi)型的傳感器，所以在對(duì)智能化汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)加以設(shè)計(jì)時(shí)，通常要在汽車(chē)故障識(shí)別完成前，選擇相對(duì)合理的檢測(cè)車(chē)型。結(jié)合車(chē)型的實(shí)際情況，由車(chē)型判斷傳感器的標(biāo)準(zhǔn)值。在此種情況下，故障檢測(cè)系統(tǒng)中的故障識(shí)別模塊，就能夠依據(jù)所判斷的標(biāo)準(zhǔn)值，將其作為基礎(chǔ)對(duì)值域，展開(kāi)綜合的分析與探討，還可以對(duì)汽車(chē)的故障模式進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。傳感器信息中，主要以汽車(chē)傳感器標(biāo)準(zhǔn)值、安裝位置信息等為主。此外，借助對(duì)傳感器綜合信息的歸納與管理，智能化汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)也能夠?yàn)闄z修人員提供便利，減少其工作時(shí)間和工作任務(wù)量。比如，故障檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)傳感器的信息進(jìn)行分類(lèi)和查詢(xún)等。可見(jiàn)，智能化汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車(chē)維修數(shù)據(jù)手冊(cè)。另外，在汽車(chē)傳感器信息中還包含變送電路、信號(hào)類(lèi)型等多方面的信息。

在智能化汽車(chē)管理信息系統(tǒng)中，在系統(tǒng)進(jìn)行決策管理之前，需要對(duì)系統(tǒng)提供相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)模型。系統(tǒng)若想對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、整理與分析，就需要利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的故障維修記錄。為了使系統(tǒng)可以對(duì)故障維修進(jìn)行管理，需要建立汽車(chē)的故障維修記錄信息表，在表中包括的內(nèi)容應(yīng)含有汽車(chē)故障內(nèi)容、車(chē)牌號(hào)、汽車(chē)維修等相關(guān)信息。系統(tǒng)在每一次完成對(duì)汽車(chē)的故障進(jìn)行維修之后都會(huì)將相應(yīng)的維修記錄存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，系統(tǒng)還可以將不同用戶(hù)的需求作為基礎(chǔ)對(duì)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，使得到的數(shù)據(jù)模型更加直觀、全面。例如直方圖、圓餅圖等，這樣用戶(hù)就可以根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息開(kāi)展相應(yīng)操作。

3.2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

將智能化汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)作為基礎(chǔ)，充分考慮多方面的實(shí)際需求因素，在對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要包括汽車(chē)故障信息管理模塊、汽車(chē)維修信息管理模塊、汽車(chē)維修記錄統(tǒng)計(jì)分析模塊。第一，系統(tǒng)的維護(hù)模塊。在該模塊中，主要功能就是將OBD-Ⅱ故障代碼系統(tǒng)作為基礎(chǔ)對(duì)汽車(chē)的故障代碼進(jìn)行有效管理。用戶(hù)可以將故障識(shí)別模塊提供的故障代碼作為基礎(chǔ)，利用該模塊對(duì)故障的相關(guān)內(nèi)容與詳細(xì)情況進(jìn)行掌握，其中可以包含汽車(chē)故障的發(fā)生位置、汽車(chē)故障針對(duì)會(huì)使用的傳感器或標(biāo)準(zhǔn)值等相關(guān)數(shù)據(jù)。第二，維修工藝信息管理模塊。在系統(tǒng)中設(shè)置維修工藝信息管理模塊，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的車(chē)輛健康管理功能。利用該模塊，用戶(hù)可以在查詢(xún)到故障信息之后選取合適的維修工藝信息。第三，維修記錄統(tǒng)計(jì)與分析模塊。在該模塊中，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的管理功能目標(biāo)。該模塊的全部功能都會(huì)將維修記錄作為基礎(chǔ)，因此系統(tǒng)需要將維修記錄信息存儲(chǔ)，才能為之后的統(tǒng)計(jì)分析、管理等操作奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

使用智能化汽車(chē)故障檢測(cè)系統(tǒng)，可以對(duì)汽車(chē)的故障進(jìn)行有效定位與分析，還可以為用戶(hù)提供有效的維修措施，從而加強(qiáng)汽車(chē)故障針對(duì)與檢測(cè)的準(zhǔn)確性與實(shí)效性，促進(jìn)汽車(chē)維修行業(yè)獲得進(jìn)步與發(fā)展。